9073

41

Рисунок 13.5 – Схема разработки грунта гидромониторами

13.2.3 - Разработка грунта земснарядами

Сущность - разработка грунта из-под воды за счет создания на забое ско-

ростей, размывающих грунт, и засасывания частиц грунта, перешедших во взве-

шенное состояние, во всасывающую трубу землесосного насоса. Обычно земле-

сосный насос (землесос) устанавливается на плавучую баржу, в целом такая установка называется земснарядом.

В зависимости от свойств грунта размывающие скорости обычно превы-

шают 1,5-2,0 м/с. Такие скорости возникают только вблизи входа воды во всасы-

вающую трубу. На расстоянии около 1 диаметра от входа скорости значительно снижаются (до 0,6-1,0 м/с), что влечет за собой снижение эффективности размы-

ва, а при дальнейшем удалении размыв полностью прекращается, и во всасыва-

ющую трубу будет поступать только вода.

42

Рисунок 13.6 – Схема земснаряда

13.2.4. Намыв земляных сооружений

Сущность - отложение (выпадение) в осадок твердых частиц из пульпы при снижении скорости. Снижение скорости происходит за счет растекания пульпы и частичной фильтрации воды в основание. У выпуска из трубы, где ско-

рости еще высоки, отлагаются крупные частицы, постепенно их размер умень-

шается по мере удаления от выпуска. Вода отводится искусственным путем или путем фильтрации.

Применяются следующие способы намыва: эстакадный и безэстакадный.

Под способом намыва понимают метод размещения и перестановки труб, из ко-

торых выпускается пульпа.

Безэстакадный способ намыва заключается в укладке труб непосредствен-

но по намываемому грунту с сосредоточенным выпуском пульпы в конце - в

торце трубопровода.

43

По мере намыва трубы постепенно наращиваются или разбираются кра-

ном, который челночно ходит по карте намыва параллельно линии наружного откоса на расстоянии 8 м от дамбы обвалования. Толщина намываемого слоя

0,15-1,0 м. Для быстроты сборки и разборки трубопровода применяют специаль-

ные быстроразъемные соединения. Способ применяется для всех грунтов, кроме глинистых и мелкозернистых, с плохой водоотдачей, когда невозможно движе-

ние кранов по намываемому слою.

Достоинства: практическое отсутствие потребности в лесе; высокая произ-

водительность; низкие затраты на производство (в 3-3,5 раза ниже, чем при эста-

кадном способе).

Недостаток: сосредоточенный выпуск пульпы ухудшает условия консоли-

дации.

При эстакадном способе трубы располагаются на эстакадах высотой до 3-5

м. Пульпа выливается через выпускные отверстия, расположенные по длине рас-

пределительного пульповода через 3-6 м. Для регулирования отверстия оборудо-

ваны задвижками. Чтобы исключить возможность размыва основания, под вы-

пусками устанавливаются лотки.

Рисунок 13.7 – Способы намыва: а) безэстакадный; б) эстакадный

44

При намыве применяются следующие схемы: двусторонняя; односторон-

няя; пионерно-торцевая; мозаичная.

Двухсторонняя схема заключается в выпуске гидросмеси с 2-х сторон намываемого сооружения. Пульповоды укладываются с двух сторон вдоль отко-

сов сооружения. После выпуска из трубы пульпа растекается, откладывая части-

цы по мере уменьшения скоростей. Наиболее крупные частицы укладываются вблизи выпуска, т.е. в боковых призмах. Мелкие частицы стекают в центр, где создается прудок для их отстоя. С течением времени эти мелкие частицы оса-

ждаются, образуя ядро. Осветленная вода из пруда-отстойника отводится через сбросные колодцы и сбросные трубы. Часть очень мелких частиц (мельче 0,05- 0,1 мм) отмывается и сбрасывается вместе с водой. Процент отмыва достигает

10%. Сбросные колодцы по мере намыва и роста сооружения наращиваются. Ре-

гулируя высоту колодца и толщину переливающегося слоя, можно регулировать глубину пруда-отстойника и процент отмыва мелких частиц.

Односторонняя схема намыва заключается в укладке трубопровода и по-

даче пульпы с одной стороны сооружения. При этом специально формируется только один наружный откос с помощью дамб обвалования, а второй формиру-

ется за счет свободного растекания. Применяется как при подводном, так и надводном намыве.

Пионерно-торцевая схема намыва заключается в торцевом выпуске пуль-

пы при намыве под воду. Плотность намытого грунта пи этом вначале невелика,

но с течением времени и консолидации она увеличивается, приближаясь к сред-

ней (относительная плотность 0,4-0,5).

Мозаичная схема намыва заключается в сосредоточенных выпусках пульпы в тело отдельных конусов с перекрытием их в плане и по высоте в шах-

матном порядке. Применяется обычно при намыве территорий и при необходи-

мости получения однородного намытого грунта, близкого по грансоставу к есте-

ственному (например, бурты стройматериалов).

45

Рисунок 13.8 - Двухсторонняя (а) и односторонняя (б) схемы намыва

13.3. Бетонные работы в гидротехническом строительстве

13.3.1.Требования к бетонам гидротехнических сооружений

Кгидротехническим относят сооружения, находящиеся в воде или посто-

янно, или временно (периодически). Эти сооружения возводятся в самых раз-

личных условиях и помимо силовых воздействий подвергаются воздействиям воды, мороза, агрессивных сред, кавитации, увлажнению-высушиванию и т.д.

Вследствие этого бетоны для гидротехнических сооружений должны обладать свойствами, отличающими их от обычных бетонов, рассчитываемых в основном на силовые воздействия.

Эти бетоны должны обладать такими дополнительными свойствами, как водонепроницаемость, морозостойкость, кавитационная стойкость и трещино-

стойкость.

Известно, что твердение бетона идет с выделением тепла гидратации це-

мента, т.е. бетон в период твердения разогревается. При массивных конструкци-

ях бетон разогревается до 50-60°С. Затем этот бетон подвергается внешнему воз-

действию температур наружного воздуха и начинает остывать до эксплуатаци-

онной температуры, причем остывание протекает неравномерно, вызывая темпе-

ратурные перепады и, как следствие, температурные напряжения. Технология производства бетонных работ должна обеспечить такой температурный режим в

46

блоках бетонирования и в целом в сооружении, который не вызвал бы недопу-

стимых температурных перепадов и трещинообразования в блоках и обеспечил монолитность этих конструкций. Поэтому в комплексе бетонных работ имеются технологические мероприятия по регулированию температуры бетонной смеси на бетонном заводе и бетона в блоках бетонирования.

Третьей особенностью производства бетонных работ в гидротехническом строительстве является необходимость обеспечения однородности бетона с тре-

буемыми его качествами, опять же с целью повышения трещиностойкости и мо-

нолитности. Поэтому комплекс бетонных работ должен включать технологиче-

ские операции по обеспечению такой однородности.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций гидротех-

нических сооружений в зависимости от вида и условий работы необходимо устанавливать показатели качества бетона, основными из которых являются сле-

дующие (по СП 41.13330.2012):

а) классы бетона по прочности на сжатие (МПа), которые отвечают значе-

нию гарантированной прочности бетона, с обеспеченностью 0,95. В массивных сооружениях допускается применение бетонов со значениями гарантированной прочности с обеспеченностью 0,9. Для внутренней зоны бетонных гравитацион-

ных плотин допускается применение бетонов со значениями гарантированной прочности с обеспеченностью 0,85.

В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по прочности на сжатие: В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В17,5; В20; В22,5; В25; В27,5;

В30; В35; В40.

б) классы бетона по прочности на осевое растяжение.

Эту характеристику устанавливают в случаях, когда она определяет проч-

ность конструкций и контролируется на производстве.

В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по

прочности на осевое растяжение: В 0,8; В 1,2; В 1,6; В 2,0; В 2,4; В 2,8; В 3,2;

в) марки бетона по морозостойкости.

47

В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по мо-

розостойкости: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F700; F800;

F1000;

г) марки бетона по водонепроницаемости.

В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по во-

донепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20.

13.3.2. Зональное расположение марок бетона

Одним из наиболее важных мероприятий по снижению общего расхода цемента при строительстве массивных сооружений является зональное располо-

жение различных марок бетона по поперечному профилю сооружения.

В зависимости от требований, предъявляемых к отдельным частям соору-

жений, в частности к телу плотины, различают следующие зоны (рис. 13.9): I -

наружные части сооружения выше уровней воды, находящиеся под воздействи-

ем всех атмосферных факторов; 2 - наружные части сооружения в пределах пе-

ременных уровней воды; 3 - наружные части и подошва сооружений, находящи-

еся постоянно ниже уровня воды; 4 - внутренняя часть сооружения; 5 - части со-

оружений, подверженные особым воздействиям.

Требования к бетону каждой зоны можно подразделить на определяющие

(основные) и дополнительные.

К определяющим относятся требования, которые в конечном итоге играют решающую роль при назначении марки бетона и его состава. Для каждой зоны,

как правило, возможно выделить эти определяющие требования. Так, для зоны 1

определяющим требованием, как правило, является или требование по прочно-

сти, или по морозостойкости (для суровых климатических условий), для зоны 2 -

требование по морозостойкости, для зоны 3 - требование по водонепроницаемо-

сти, для зоны 4 - требование по прочности и минимальному тепловыделению,

для зоны 5 - специальные требования.

48

Рисунок 13.9 – Схема зонального расположения марок бетона

13.3.3. Разрезка сооружений постоянными и временными швами

Существенное влияние на термонапряженное состояние сооружения, его трещиностойкость и монолитность в период строительства и эксплуатации ока-

зывает разрезка сооружений на блоки бетонирования.

Причины, вызывающие необходимость разрезки сооружения на блоки бе-

тонирования, можно разделить на две основные группы. Первая группа - произ-

водственные причины, связанные с обеспечением условий возведения сооруже-

ния. Вторая группа - причины, связанные с обеспечением трещиностойкости и монолитности сооружений в период строительства и эксплуатации.

49

По производственным причинам практически невозможно обеспечить не-

прерывное возведение массивных сооружений на всю их длину, ширину и высо-

ту.

По условиям борьбы с трещинообразованием также невозможно обеспе-

чить монолитность массивных сооружений без разрезки их на отдельные блоки системой швов. Швы могут быть постоянными и временными.

Постоянные швы называют температурно-осадочными и осадочными и предназначают для обеспечения возможности взаимных перемещений частей сооружений от температурных деформаций и осадки основания как в период строительства, так и в период постоянной эксплуатации. Постоянные швы устраиваются сквозными, разрезающими все тело сооружения до основания, и

несквозными - в виде надрезов, проходящих либо только в верхней части соору-

жений и не доходящих до ее основания, либо вдоль наружных граней сооруже-

ний на глубину распространения существенных колебаний температуры бетона в период эксплуатации (обычно 4-6 м.).

Швы снабжают уплотнениями, обеспечивающими их водонепроницае-

мость и необходимую свободу деформаций.

Для сооружений на скальных основаниях расстояния между постоянными швами определяются в пределах от 9 до 30 м. Расположение постоянных темпе-

ратурных швов увязывают с намечаемой схемой пропуска строительных расхо-

дов, схемой расположения основных водопропускных отверстий с размерами турбинных блоков здания ГЭС и насосных станций и т.д. Обычно в этих случаях в каждой секции располагают по одному водосливному пролету или по одному агрегату ГЭС.

Для сооружений на мягких основаниях расстояние между постоянными осадочными швами может быть значительно большим, чем на скальных основа-

ниях (до 60 м. и более). В этом случае каждая секция может включать в себя не-

сколько водосливных пролетов или блоков агрегатов.

Временные швы называют строительными и устраивают для тех же целей,

что и постоянные, но только для строительного периода. Поэтому они в основ-